Les chercheurs ont créé le premier film à résolution atomique de la réaction d'ouverture de cycle de 1, 3-cyclohexadiène (CHD) avec une "caméra à électrons" appelée UED. En bas :le faisceau d'électrons UED mesure avec précision les distances entre les paires d'atomes dans la molécule CHD au fur et à mesure que la réaction se déroule. La distance entre chaque paire est représentée par une ligne colorée dans le graphique. Les variations des distances à mesure que la molécule change de forme représentent le film moléculaire. En haut :Visualisation de la structure moléculaire correspondant à la distribution des distances mesurée à environ 380 femtosecondes dans la réaction (ligne pointillée en bas). Crédit :David Sanchez/Université de Stanford
Avec une « caméra à électrons » extrêmement rapide au laboratoire national des accélérateurs SLAC du ministère de l'Énergie, des chercheurs ont réalisé le premier "film" haute définition de molécules en forme d'anneau qui s'ouvrent en réponse à la lumière. Les résultats pourraient approfondir notre compréhension de réactions similaires avec des rôles vitaux en chimie, comme la production de vitamine D dans notre corps.
Un film moléculaire précédent de la même réaction, produit avec le laser à rayons X Linac Coherent Light Source (LCLS) du SLAC, pour la première fois enregistré les grands changements structurels au cours de la réaction. Maintenant, en utilisant l'instrument de diffraction ultrarapide des électrons (UED) du laboratoire, ces nouveaux résultats fournissent des détails haute résolution—montrant, par exemple, comment une liaison dans l'anneau se brise et les atomes bougent pendant de longues périodes.
"Les détails de cette réaction d'ouverture de cycle ont maintenant été réglés, " dit Thomas Loup, un scientifique du Stanford Pulse Institute du SLAC et de l'Université de Stanford et chef de l'équipe de recherche. "Le fait que nous puissions maintenant mesurer directement les changements dans les distances de liaison au cours des réactions chimiques nous permet de poser de nouvelles questions sur les processus fondamentaux stimulés par la lumière."
Le scientifique du SLAC Mike Minitti, qui a participé aux deux études, mentionné, « Les résultats démontrent comment nos instruments uniques pour l'étude des processus ultrarapides se complètent. Là où LCLS excelle dans la capture d'instantanés avec des vitesses d'obturation extrêmement rapides de seulement quelques femtosecondes, ou des millionièmes de milliardième de seconde, UED augmente la résolution spatiale de ces instantanés. C'est un très bon résultat, et les études valident les conclusions des autres, ce qui est important lors de l'utilisation d'outils de mesure entièrement nouveaux."
Le directeur de la LCLS, Mike Dunne, a déclaré :« Nous mettons maintenant l'instrument UED du SLAC à la disposition de la large communauté scientifique, en plus d'améliorer les capacités extraordinaires de LCLS en doublant sa portée énergétique et en transformant son taux de répétition. La combinaison des deux outils nous positionne de manière unique pour permettre les meilleures études possibles des processus fondamentaux à des échelles ultra-petites et ultrarapides."
L'équipe a présenté ses résultats aujourd'hui dans Chimie de la nature .
